JPH08152361A - 光信号波形の測定装置 - Google Patents
光信号波形の測定装置Info
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- JPH08152361A JPH08152361A JP6319256A JP31925694A JPH08152361A JP H08152361 A JPH08152361 A JP H08152361A JP 6319256 A JP6319256 A JP 6319256A JP 31925694 A JP31925694 A JP 31925694A JP H08152361 A JPH08152361 A JP H08152361A
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- intensity modulator
- optical
- optical signal
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １００Ｇｂ／ｓを越える光信号の波形を測定
することができ、しかもアイパターンも測定することが
でき、さらには、１００Ｇｂ／ｓ以下の固定パターン測
定に用いられるストリークカメラに比べて、よりコンパ
クトでしかも信頼性の高い光波形測定器を提供すること
を目的とするものである。 【構成】 被測定高速光信号に同期ししかも被測定高速
光信号とのタイミングを相対的に変えながら短パルスレ
ーザ光を発生させ、被測定高速光信号が高速光電気変換
素子によって変換された電気信号によって、光強度変調
器が短パルスレーザ光を変調し、この変調された短パル
スレーザ光を低速フォトダイオードが電気信号に変換
し、低速フォトダイオードが出力する電気信号に応じ
て、波形表示装置が波形を表示するものである。
することができ、しかもアイパターンも測定することが
でき、さらには、１００Ｇｂ／ｓ以下の固定パターン測
定に用いられるストリークカメラに比べて、よりコンパ
クトでしかも信頼性の高い光波形測定器を提供すること
を目的とするものである。 【構成】 被測定高速光信号に同期ししかも被測定高速
光信号とのタイミングを相対的に変えながら短パルスレ
ーザ光を発生させ、被測定高速光信号が高速光電気変換
素子によって変換された電気信号によって、光強度変調
器が短パルスレーザ光を変調し、この変調された短パル
スレーザ光を低速フォトダイオードが電気信号に変換
し、低速フォトダイオードが出力する電気信号に応じ
て、波形表示装置が波形を表示するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速ビットレートの光
信号を測定する装置に関するものである。
信号を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在の光通信方式においては、光強度を
強（ディジタル信号の「１」に相当）、弱（同「０」に
相当）に変調することによって所定情報を伝送する手段
が主流を占めている。また、近年は、その伝送速度の高
速化、伝送量の大容量化のために、上記「１」、「０」
の繰り返し周期を短くする（すなわち繰り返し周波数を
上げる）研究開発が盛んであり、１００Ｇｂ／ｓ（Ｇは
１０億の単位）以上の情報を伝送することも可能になろ
うとしている。しかし、このような高速の光信号を発
生、伝送することが可能になっても、その光信号を正確
に測定する方法や計測装置の開発が遅れているという問
題がある。
強（ディジタル信号の「１」に相当）、弱（同「０」に
相当）に変調することによって所定情報を伝送する手段
が主流を占めている。また、近年は、その伝送速度の高
速化、伝送量の大容量化のために、上記「１」、「０」
の繰り返し周期を短くする（すなわち繰り返し周波数を
上げる）研究開発が盛んであり、１００Ｇｂ／ｓ（Ｇは
１０億の単位）以上の情報を伝送することも可能になろ
うとしている。しかし、このような高速の光信号を発
生、伝送することが可能になっても、その光信号を正確
に測定する方法や計測装置の開発が遅れているという問
題がある。
【０００３】従来、上記のような高速光信号を測定する
には、ストリークカメラを用いる方法、ｐｉｎフォトダ
イオードを始めとする光電気変換器（以下「ＯＥ変換
器」という）の出力をサンプリングオシロスコープで観
測する方法の２つの方法が一般的である。
には、ストリークカメラを用いる方法、ｐｉｎフォトダ
イオードを始めとする光電気変換器（以下「ＯＥ変換
器」という）の出力をサンプリングオシロスコープで観
測する方法の２つの方法が一般的である。
【０００４】上記ストリークカメラは、光信号を光電面
に照射して電子を発生させ、その発生した電子を偏向板
によって進路を曲げ、電子倍増管に当て、その後、蛍光
面上に一次元空間に掃引された強度情報を捕らえるもの
である。すなわち、時間軸上の情報が空間軸上に変換さ
れるものであり、時空変換の原理を用いている。このス
トリークカメラを用いる方法における時間分解能は、被
測定光信号の繰り返し信号と同期を取ることが可能なシ
ンクロスキャン方式の場合、５ｐｓ程度が限界である。
上記被測定光信号の信号の繰り返し周波数としては、約
１００ＧＨｚが上限である。また、Ｓ／Ｎを上げるため
に、蛍光面で得られた空間情報の平均化処理を行うの
で、光ランダムパターン信号の測定（いわゆる、アイパ
ターン測定）を行うことはできない。
に照射して電子を発生させ、その発生した電子を偏向板
によって進路を曲げ、電子倍増管に当て、その後、蛍光
面上に一次元空間に掃引された強度情報を捕らえるもの
である。すなわち、時間軸上の情報が空間軸上に変換さ
れるものであり、時空変換の原理を用いている。このス
トリークカメラを用いる方法における時間分解能は、被
測定光信号の繰り返し信号と同期を取ることが可能なシ
ンクロスキャン方式の場合、５ｐｓ程度が限界である。
上記被測定光信号の信号の繰り返し周波数としては、約
１００ＧＨｚが上限である。また、Ｓ／Ｎを上げるため
に、蛍光面で得られた空間情報の平均化処理を行うの
で、光ランダムパターン信号の測定（いわゆる、アイパ
ターン測定）を行うことはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、現在、アイパタ
ーン測定を行うことができるものとしては、高速のＯＥ
変換器によって光信号を電気信号に変換した後に、電気
サンプリングオシロスコープによってその電気信号を測
定する方法以外には存在しない。しかし、現在市販され
ているサンプリングオシロスコープの帯域は最高５０Ｇ
Ｈｚであり、また、同軸コネクタやケーブルによって接
続すると、帯域が劣化するばかりでなく、信号波形が歪
む等のために、アイパターン測定がより困難になるとい
う問題がある。
ーン測定を行うことができるものとしては、高速のＯＥ
変換器によって光信号を電気信号に変換した後に、電気
サンプリングオシロスコープによってその電気信号を測
定する方法以外には存在しない。しかし、現在市販され
ているサンプリングオシロスコープの帯域は最高５０Ｇ
Ｈｚであり、また、同軸コネクタやケーブルによって接
続すると、帯域が劣化するばかりでなく、信号波形が歪
む等のために、アイパターン測定がより困難になるとい
う問題がある。
【０００６】上記のように、現在では、１００Ｇｂ／ｓ
を越える光信号の生成や伝送が可能になろうとしている
が、このような高速ビットレートの光信号のアイパター
ンを測定できる方法が存在しない。
を越える光信号の生成や伝送が可能になろうとしている
が、このような高速ビットレートの光信号のアイパター
ンを測定できる方法が存在しない。
【０００７】本発明は、１００Ｇｂ／ｓを越える光信号
の波形を測定することができ、しかもアイパターンも測
定することができ、さらには、１００Ｇｂ／ｓ以下の固
定パターン測定に用いられるストリークカメラに比べ
て、よりコンパクトでしかも信頼性の高い光波形測定器
を提供することを目的とするものである。
の波形を測定することができ、しかもアイパターンも測
定することができ、さらには、１００Ｇｂ／ｓ以下の固
定パターン測定に用いられるストリークカメラに比べ
て、よりコンパクトでしかも信頼性の高い光波形測定器
を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定高速光
信号に同期ししかも被測定高速光信号とのタイミングを
相対的に変えながら短パルスレーザ光を発生させ、被測
定高速光信号が高速光電気変換素子によって変換された
電気信号によって、光強度変調器が短パルスレーザ光を
変調し、この変調された短パルスレーザ光を低速フォト
ダイオードが電気信号に変換し、低速フォトダイオード
が出力する電気信号に応じて、波形表示装置が波形を表
示するものである。
信号に同期ししかも被測定高速光信号とのタイミングを
相対的に変えながら短パルスレーザ光を発生させ、被測
定高速光信号が高速光電気変換素子によって変換された
電気信号によって、光強度変調器が短パルスレーザ光を
変調し、この変調された短パルスレーザ光を低速フォト
ダイオードが電気信号に変換し、低速フォトダイオード
が出力する電気信号に応じて、波形表示装置が波形を表
示するものである。
【０００９】
【作用】本発明は、高速光電気変換素子が出力する電気
信号を、同軸コネクタやケーブルを介さずに、光強度変
調器（サンプリングヘッド）に直接与えることができる
ので、同軸コネクタやケーブルによって帯域が制限され
ることがなく、また、電気パルスよりも原理的に幅の短
い短パルスレーザ光をサンプリングパルスとして用いる
ので、より広帯域の測定が可能であり、さらに、光強度
変調器の高効率化によって測定感度の増加が容易であ
り、アイパターンの測定も可能になる。
信号を、同軸コネクタやケーブルを介さずに、光強度変
調器（サンプリングヘッド）に直接与えることができる
ので、同軸コネクタやケーブルによって帯域が制限され
ることがなく、また、電気パルスよりも原理的に幅の短
い短パルスレーザ光をサンプリングパルスとして用いる
ので、より広帯域の測定が可能であり、さらに、光強度
変調器の高効率化によって測定感度の増加が容易であ
り、アイパターンの測定も可能になる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である光信号波形
の測定装置を示すブロック図である。
の測定装置を示すブロック図である。
【００１１】この実施例において、高速ＯＥ変換素子
（高速光電気変換素子）１は、高速光信号を電気信号に
変換する素子である。短パルスレーザ光源２は、短パル
スレーザ光を発生するレーザ光源であり、この短パルス
レーザ光の発生タイミングは、被測定高速光信号に同期
ししかも被測定高速光信号の発生タイミングと相対的に
変わるものである。光強度変調器３は、高速ＯＥ変換素
子１が出力する電気信号によって、短パルスレーザ光の
強度を変調する変調器である。
（高速光電気変換素子）１は、高速光信号を電気信号に
変換する素子である。短パルスレーザ光源２は、短パル
スレーザ光を発生するレーザ光源であり、この短パルス
レーザ光の発生タイミングは、被測定高速光信号に同期
ししかも被測定高速光信号の発生タイミングと相対的に
変わるものである。光強度変調器３は、高速ＯＥ変換素
子１が出力する電気信号によって、短パルスレーザ光の
強度を変調する変調器である。
【００１２】また、低速フォトダイオード４は、通常の
帯域が１ＭＨｚ未満であり、光強度変調器３によって強
度変調を受けたレーザ光を電気信号に変換するフォトダ
イオードである。信号処理回路５は、増幅器やフィルタ
等で構成され、低速フォトダイオード４が出力する電気
信号を増幅し、フィルタリングを行う信号処理回路であ
り、波形表示装置６は、ディジタルオシロスコープ等で
構成され、信号処理回路５が出力する信号を取り込み、
その信号波形を表示する装置である。
帯域が１ＭＨｚ未満であり、光強度変調器３によって強
度変調を受けたレーザ光を電気信号に変換するフォトダ
イオードである。信号処理回路５は、増幅器やフィルタ
等で構成され、低速フォトダイオード４が出力する電気
信号を増幅し、フィルタリングを行う信号処理回路であ
り、波形表示装置６は、ディジタルオシロスコープ等で
構成され、信号処理回路５が出力する信号を取り込み、
その信号波形を表示する装置である。
【００１３】タイミング発生装置７は、被測定高速光信
号に同期ししかも被測定高速光信号とのタイミングを相
対的に変えながら短パルスレーザ光を点灯させ、また波
形表示装置６に信号取り込み用のタイミングを発生する
装置である。
号に同期ししかも被測定高速光信号とのタイミングを相
対的に変えながら短パルスレーザ光を点灯させ、また波
形表示装置６に信号取り込み用のタイミングを発生する
装置である。
【００１４】短パルスレーザ光の点灯タイミングを制御
するときに、被測定高速光信号に対して速短パルスレー
ザ光の点灯タイミングを少しづつずらすが、この場合、
被測定高速光信号の周波数をｆH とし、短パルスレーザ
ー光の周波数をｆs とすると、被測定光信号の周波数を
ｆH は次の式１で示される。 ｆH ＝ｎ・ｆs ＋Δｆ ……（式１） 式１において、Δｆは、被測定光信号に対して、短パル
スレーザ光の点灯タイミングがずれる量に対応する周波
数である。ずれの周波数Δｆを固定すれば、上記実施例
は、等価時間サンプリングである。なお、ずれの周波数
Δｆを調整できるようにしてもよい。
するときに、被測定高速光信号に対して速短パルスレー
ザ光の点灯タイミングを少しづつずらすが、この場合、
被測定高速光信号の周波数をｆH とし、短パルスレーザ
ー光の周波数をｆs とすると、被測定光信号の周波数を
ｆH は次の式１で示される。 ｆH ＝ｎ・ｆs ＋Δｆ ……（式１） 式１において、Δｆは、被測定光信号に対して、短パル
スレーザ光の点灯タイミングがずれる量に対応する周波
数である。ずれの周波数Δｆを固定すれば、上記実施例
は、等価時間サンプリングである。なお、ずれの周波数
Δｆを調整できるようにしてもよい。
【００１５】また、タイミング発生装置７は、波形表示
装置６に送る信号取り込み用のタイミングを発生する装
置であり、つまり、被測定光信号発生器１０が出力する
クロックをトリガーとして取り込み、この取り込んだト
リガーに基づいて、波形表示装置６における信号取り込
みのタイミングを決めるサンプリングトリガ信号を発生
する装置である。
装置６に送る信号取り込み用のタイミングを発生する装
置であり、つまり、被測定光信号発生器１０が出力する
クロックをトリガーとして取り込み、この取り込んだト
リガーに基づいて、波形表示装置６における信号取り込
みのタイミングを決めるサンプリングトリガ信号を発生
する装置である。
【００１６】さらに、インピーダンス整合終端回路９
は、光強度変調器３に導かれサンプリングされた後の電
気信号が、逆方向に反射しないように（光強度変調器３
側に反射しないように）するものであり、被測定光信号
発生器１０は、被測定高速光信号を発生するとともに、
サンプリングトリガーを出力するものである。
は、光強度変調器３に導かれサンプリングされた後の電
気信号が、逆方向に反射しないように（光強度変調器３
側に反射しないように）するものであり、被測定光信号
発生器１０は、被測定高速光信号を発生するとともに、
サンプリングトリガーを出力するものである。
【００１７】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
る。
【００１８】図２は、上記実施例の測定原理を説明する
タイミングチャートの一例を示す図である。
タイミングチャートの一例を示す図である。
【００１９】被測定高速光信号は、図２（１）に示すよ
うな一定の繰り返しを行うパルス波形であり、この周期
をＴとする。
うな一定の繰り返しを行うパルス波形であり、この周期
をＴとする。
【００２０】まず、被測定光信号発生器１０が被測定高
速光信号を出力し、高速ＯＥ変換素子１が、被測定高速
光信号を電気信号に変換し、この変換された電気信号が
光強度変調器３に入力され、短パルスレーザ光源２で発
生した短パルスレーザ光が光強度変調器３に入射され、
高速ＯＥ変換素子１が出力する電気信号によって、光強
度変調器３が短パルスレーザ光の強度を変調する。つま
り、高速ＯＥ変換素子１が出力した電気信号を、短パル
スレーザ光の幅に相当する時間分解能で、光強度変調器
３がサンプリングする。
速光信号を出力し、高速ＯＥ変換素子１が、被測定高速
光信号を電気信号に変換し、この変換された電気信号が
光強度変調器３に入力され、短パルスレーザ光源２で発
生した短パルスレーザ光が光強度変調器３に入射され、
高速ＯＥ変換素子１が出力する電気信号によって、光強
度変調器３が短パルスレーザ光の強度を変調する。つま
り、高速ＯＥ変換素子１が出力した電気信号を、短パル
スレーザ光の幅に相当する時間分解能で、光強度変調器
３がサンプリングする。
【００２１】この場合、被測定高速光信号と短パルスレ
ーザ光とは、時間軸上で、図２（１）、（２）に示す位
置関係になっているとする。つまり、短パルスレーザ光
の周期は、ｎ・Ｔ＋ΔＴであり、被測定高速光信号の周
期Ｔのｎ倍よりもΔＴだけずれ、したがって、被測定高
速光信号がｎ回発生する度に、短パルスレーザ光が１回
発生し、しかも、短パルスレーザ光が１回発生する毎
に、被測定高速光信号に対して、ΔＴだけずれる。
ーザ光とは、時間軸上で、図２（１）、（２）に示す位
置関係になっているとする。つまり、短パルスレーザ光
の周期は、ｎ・Ｔ＋ΔＴであり、被測定高速光信号の周
期Ｔのｎ倍よりもΔＴだけずれ、したがって、被測定高
速光信号がｎ回発生する度に、短パルスレーザ光が１回
発生し、しかも、短パルスレーザ光が１回発生する毎
に、被測定高速光信号に対して、ΔＴだけずれる。
【００２２】図２（３）には、光強度変調器３がサンプ
リングした出力パルスを示してあり、この光強度変調器
３がサンプリングした光パルスの強度ＩP は、高速ＯＥ
変換素子１が出力する電気信号のうちで捕えられた電気
信号の振幅ＡH に比例している。
リングした出力パルスを示してあり、この光強度変調器
３がサンプリングした光パルスの強度ＩP は、高速ＯＥ
変換素子１が出力する電気信号のうちで捕えられた電気
信号の振幅ＡH に比例している。
【００２３】そして、この光パルスの強度ＩP の変化
を、低速のフォトダイオード４が電気信号に変換し、低
速のフォトダイオード４が出力した電気信号を信号処理
回路５が適当なレベルに増幅し、この信号処理回路５の
出力波形が図２（４）に示されており、図２（５）に示
すサンプリングトリガ信号によって、波形表示装置６が
図２（６）に示すような測定波形を表示する。
を、低速のフォトダイオード４が電気信号に変換し、低
速のフォトダイオード４が出力した電気信号を信号処理
回路５が適当なレベルに増幅し、この信号処理回路５の
出力波形が図２（４）に示されており、図２（５）に示
すサンプリングトリガ信号によって、波形表示装置６が
図２（６）に示すような測定波形を表示する。
【００２４】したがって、信号処理回路５の出力信号の
レベルＬO は、図２（４）に示すように、被測定高速光
信号の振幅のうちで、短パルスレーザ光が発生している
時間に対応する振幅ＡH に比例する。この信号処理回路
５の出力が、サンプリングトリガ信号と同期して、波形
表示装置６に取り込まれる。
レベルＬO は、図２（４）に示すように、被測定高速光
信号の振幅のうちで、短パルスレーザ光が発生している
時間に対応する振幅ＡH に比例する。この信号処理回路
５の出力が、サンプリングトリガ信号と同期して、波形
表示装置６に取り込まれる。
【００２５】なお、波形表示装置６において被測定信号
波形を取り込むタイミングは、レーザパルスが点灯する
タイミングと同期させることが必要になる。このように
するために、タイミング発生器７は、被測定光信号発生
器１０が出力するクロックをトリガーとして取り込み、
このクロックに同期ししかもこのクロックとのタイミン
グを相対的に変えながらレーザドライバ８を制御し、短
パルスレーザ光源２の点灯タイミングを変え、また、波
形表示装置６における信号取り込みのタイミングを決め
るサンプリングトリガ信号を発生する。
波形を取り込むタイミングは、レーザパルスが点灯する
タイミングと同期させることが必要になる。このように
するために、タイミング発生器７は、被測定光信号発生
器１０が出力するクロックをトリガーとして取り込み、
このクロックに同期ししかもこのクロックとのタイミン
グを相対的に変えながらレーザドライバ８を制御し、短
パルスレーザ光源２の点灯タイミングを変え、また、波
形表示装置６における信号取り込みのタイミングを決め
るサンプリングトリガ信号を発生する。
【００２６】なお、サンプリングトリガ信号の周期は、
短パルスレーザ光の繰り返し周期ｎ・Ｔ＋ΔＴと同じで
ある。すなわち、一定の時間間隔でサンプリングされた
被測定光波形のレプリカが、波形表示装置６に表示され
る。
短パルスレーザ光の繰り返し周期ｎ・Ｔ＋ΔＴと同じで
ある。すなわち、一定の時間間隔でサンプリングされた
被測定光波形のレプリカが、波形表示装置６に表示され
る。
【００２７】なお、インピーダンス整合終端回路９は、
光強度変調器３に導かれサンプリングされた後の電気信
号が、逆方向（光強度変調器３側）に再び反射しないよ
うにし、これによって、反射が起こり被測定波形に重畳
されることによって生じる波形の歪み、実効的な帯域の
低下を防止することができる。
光強度変調器３に導かれサンプリングされた後の電気信
号が、逆方向（光強度変調器３側）に再び反射しないよ
うにし、これによって、反射が起こり被測定波形に重畳
されることによって生じる波形の歪み、実効的な帯域の
低下を防止することができる。
【００２８】図３は、上記実施例において、高速ＯＥ変
換素子１、光強度変調器３、インピーダンス整合終端回
路９、低速フォトダイオード４の具体的な構成を示す図
である。
換素子１、光強度変調器３、インピーダンス整合終端回
路９、低速フォトダイオード４の具体的な構成を示す図
である。
【００２９】高速ＯＥ変換素子１として、現在、１．５
５μｍ帯で最高の帯域がある導波路型ｐｉｎ−ＰＤ１３
にコプレーナ伝送線路が集積されたチップを使用し、光
強度変調器３として、ＬｉＮｂＯ3 、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
基板に導波路を形成したマッハツェンダ型の光変調器１
２が使用され、インピーダンス整合終端回路９（バイア
ス／終端回路チップ１４）は、導波路型ｐｉｎ−ＰＤ１
３に直流バイアス電圧を与えるためのキャパシタ１５と
５０Ωの整合抵抗１６とで構成されている。これらは、
インダクタンスが低くなるように可能な限り短くかつ径
の大きなボンディングワイヤ１７で接続されている。
５μｍ帯で最高の帯域がある導波路型ｐｉｎ−ＰＤ１３
にコプレーナ伝送線路が集積されたチップを使用し、光
強度変調器３として、ＬｉＮｂＯ3 、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
基板に導波路を形成したマッハツェンダ型の光変調器１
２が使用され、インピーダンス整合終端回路９（バイア
ス／終端回路チップ１４）は、導波路型ｐｉｎ−ＰＤ１
３に直流バイアス電圧を与えるためのキャパシタ１５と
５０Ωの整合抵抗１６とで構成されている。これらは、
インダクタンスが低くなるように可能な限り短くかつ径
の大きなボンディングワイヤ１７で接続されている。
【００３０】また、図３に示す実施例においては、短パ
ルスレーザ光源２で発生した短パルスは、先球光ファイ
バ１８ａを介して、導波路型光変調器１２に送られ、導
波路型光変調器１２内の光導波路１１を経由し、先球光
ファイバ１８ｂを介して、低速フォトダイオード４に送
られる。
ルスレーザ光源２で発生した短パルスは、先球光ファイ
バ１８ａを介して、導波路型光変調器１２に送られ、導
波路型光変調器１２内の光導波路１１を経由し、先球光
ファイバ１８ｂを介して、低速フォトダイオード４に送
られる。
【００３１】なお、バイアス／終端回路チップ１４は、
チップキャパシタ１５、チップ抵抗１６を有し、光強度
変調器３としての導波路型光変調器１２からの電気信号
を整合終端し、光電気変換素子１にバイアスを与える回
路チップである。また、このバイアス／終端回路チップ
１４と光強度変調器３と光電気変換素子１とがハイブリ
ッドに接続され、導波路型ｐｉｎ−ＰＤ１３と導波路型
光変調器１２とがボンディングワイヤ１７で接続され、
また、バイアス／終端回路チップ１４と導波路型光変調
器１２とがボンディングワイヤ１７で接続されている。
チップキャパシタ１５、チップ抵抗１６を有し、光強度
変調器３としての導波路型光変調器１２からの電気信号
を整合終端し、光電気変換素子１にバイアスを与える回
路チップである。また、このバイアス／終端回路チップ
１４と光強度変調器３と光電気変換素子１とがハイブリ
ッドに接続され、導波路型ｐｉｎ−ＰＤ１３と導波路型
光変調器１２とがボンディングワイヤ１７で接続され、
また、バイアス／終端回路チップ１４と導波路型光変調
器１２とがボンディングワイヤ１７で接続されている。
【００３２】ＤＣバイアスＢ１は、導波路型ｐｉｎ−Ｐ
Ｄ１３にバイアスを与えるものであり、ＤＣバイアスＢ
２は、光電気変換後の電気信号に対して、光強度が最も
効率よく変化するようにバイアスを与えるものである。
Ｄ１３にバイアスを与えるものであり、ＤＣバイアスＢ
２は、光電気変換後の電気信号に対して、光強度が最も
効率よく変化するようにバイアスを与えるものである。
【００３３】図３に示す実施例によれば、高速光電気変
換素子１が出力する電気信号を、同軸コネクタやケーブ
ルを介さずに、光強度変調器（サンプリングヘッド）３
に直接与えることができるので、同軸コネクタやケーブ
ルによって帯域が制限されることがなく、１００ＧＨｚ
程度の帯域の信号を無歪みで伝送させることが可能であ
る。
換素子１が出力する電気信号を、同軸コネクタやケーブ
ルを介さずに、光強度変調器（サンプリングヘッド）３
に直接与えることができるので、同軸コネクタやケーブ
ルによって帯域が制限されることがなく、１００ＧＨｚ
程度の帯域の信号を無歪みで伝送させることが可能であ
る。
【００３４】また、図３に示す実施例によれば、電気パ
ルスよりも原理的に幅の短い短パルスレーザ光をサンプ
リングパルスとして用いるので、より広帯域の測定が可
能であり、さらに、光強度変調器の高効率化によって測
定感度の増加が容易であり、アイパターンの測定も可能
になり、さらに広帯域化を図るには、リボンボンディン
グやハンダバンプを用いればよい。
ルスよりも原理的に幅の短い短パルスレーザ光をサンプ
リングパルスとして用いるので、より広帯域の測定が可
能であり、さらに、光強度変調器の高効率化によって測
定感度の増加が容易であり、アイパターンの測定も可能
になり、さらに広帯域化を図るには、リボンボンディン
グやハンダバンプを用いればよい。
【００３５】なお、上記実施例においては、低速フォト
ダイオード４が出力する電気信号を信号処理回路５が増
幅しフィルタリングしているが、この信号処理回路５
は、増幅機能を持たずにフィルタリングのみ行うもので
あってもよい。
ダイオード４が出力する電気信号を信号処理回路５が増
幅しフィルタリングしているが、この信号処理回路５
は、増幅機能を持たずにフィルタリングのみ行うもので
あってもよい。
【００３６】図４は、上記実施例において、高速ＯＥ変
換素子１、光強度変調器３、インピーダンス整合終端回
路９、低速フォトダイオード４の他の具体的な構成を示
す図である。
換素子１、光強度変調器３、インピーダンス整合終端回
路９、低速フォトダイオード４の他の具体的な構成を示
す図である。
【００３７】図４に示す実施例においては、高速ＯＥ変
換素子１として面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９を使用し、被
測定光信号発生器１０が出力した被測定高速光を、レン
ズ２０を介して、面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９に垂直に入
射させている。面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９の出力電気信
号は電気配線２１を介して光強度変調器３に送られてい
る。
換素子１として面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９を使用し、被
測定光信号発生器１０が出力した被測定高速光を、レン
ズ２０を介して、面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９に垂直に入
射させている。面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９の出力電気信
号は電気配線２１を介して光強度変調器３に送られてい
る。
【００３８】一方、短パルスレーザ光源２で発生した短
パルスレーザ光は、先球光ファイバ１８ａ、光導波路１
１を経由し、光強度変調器３に送られ、光強度変調器３
で変調された光パルスが光導波路１１を経由して、低速
フォトダイオード４に送られている。
パルスレーザ光は、先球光ファイバ１８ａ、光導波路１
１を経由し、光強度変調器３に送られ、光強度変調器３
で変調された光パルスが光導波路１１を経由して、低速
フォトダイオード４に送られている。
【００３９】また、光強度変調器３からの電気信号を整
合終端し、光電気変換素子１としての面入射型ｐｉｎ−
ＰＤ１９にバイアスを与えるバイアス／終端回路とし
て、バイアス／整合終端回路２２が設けられ、このバイ
アス／整合終端回路２２と光強度変調器３と面入射型ｐ
ｉｎ−ＰＤ１９と低速フォトダイオード４とが、同一の
チップ上に集積されている。
合終端し、光電気変換素子１としての面入射型ｐｉｎ−
ＰＤ１９にバイアスを与えるバイアス／終端回路とし
て、バイアス／整合終端回路２２が設けられ、このバイ
アス／整合終端回路２２と光強度変調器３と面入射型ｐ
ｉｎ−ＰＤ１９と低速フォトダイオード４とが、同一の
チップ上に集積されている。
【００４０】ところで、図３に示す実施例では、高速Ｏ
Ｅ変換素子１としての面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９やバイ
アス／整合終端回路２２が、光強度変調器３とは別基板
上に作られているが、たとえば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ基板
上に変調器３が作られている場合には、図４のように、
終端抵抗やキャパシタだけでなく、高速ＯＥ変換素子１
や低速のフォトダイオード４をもモノリシックに集積化
することができる。
Ｅ変換素子１としての面入射型ｐｉｎ−ＰＤ１９やバイ
アス／整合終端回路２２が、光強度変調器３とは別基板
上に作られているが、たとえば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ基板
上に変調器３が作られている場合には、図４のように、
終端抵抗やキャパシタだけでなく、高速ＯＥ変換素子１
や低速のフォトダイオード４をもモノリシックに集積化
することができる。
【００４１】図４に示す実施例においては、図３のよう
なボンディングワイヤ１７が存在しないので、より一層
の広帯域化を図ることができ、また、システムが極めて
コンパクトになる。
なボンディングワイヤ１７が存在しないので、より一層
の広帯域化を図ることができ、また、システムが極めて
コンパクトになる。
【００４２】上記実施例においては、光強度変調器３と
して、電界によって屈折率が変化する電気光学効果を利
用したマッハツェンダ型変調器を用いているが、他の原
理に基づく光強度変調器を光強度変調器３として使用し
てもよい。たとえば、量子閉じこめシュタルク効果やフ
ランツ・ケルディッシュ効果のように、電界によって吸
収係数が変化することを利用した電界吸収型光強度変調
器を使用するようにしてもよく、この場合、同じ電界強
度に対してより効率的に光の強度を変化させることがで
き、この結果、一層の高感度化を図ることができる。
して、電界によって屈折率が変化する電気光学効果を利
用したマッハツェンダ型変調器を用いているが、他の原
理に基づく光強度変調器を光強度変調器３として使用し
てもよい。たとえば、量子閉じこめシュタルク効果やフ
ランツ・ケルディッシュ効果のように、電界によって吸
収係数が変化することを利用した電界吸収型光強度変調
器を使用するようにしてもよく、この場合、同じ電界強
度に対してより効率的に光の強度を変化させることがで
き、この結果、一層の高感度化を図ることができる。
【００４３】図５は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【００４４】図５に示す実施例は、短パルスレーザ光源
２の出力を分岐し、一方の出力を光強度変調器３側に導
き、他方の出力を減衰器２６を介して別の低速フォトダ
イオード４１に入射させ、２つのフォトダイオード４、
４１の出力信号は、差動増幅器２５に入力されている。
２の出力を分岐し、一方の出力を光強度変調器３側に導
き、他方の出力を減衰器２６を介して別の低速フォトダ
イオード４１に入射させ、２つのフォトダイオード４、
４１の出力信号は、差動増幅器２５に入力されている。
【００４５】つまり、図５に示す実施例は、短パルスレ
ーザ光源２から分岐された光を受光する第２の低速フォ
トダイオード４１と、第２の低速フォトダイオード４１
の出力電気信号と、光強度変調器３の出力を受光する低
速フォトダイオード４の出力電気信号とを入力し、これ
ら２入力信号を差動増幅した電気信号を信号処理回路５
に送る差動増幅器２５とを有するものである。
ーザ光源２から分岐された光を受光する第２の低速フォ
トダイオード４１と、第２の低速フォトダイオード４１
の出力電気信号と、光強度変調器３の出力を受光する低
速フォトダイオード４の出力電気信号とを入力し、これ
ら２入力信号を差動増幅した電気信号を信号処理回路５
に送る差動増幅器２５とを有するものである。
【００４６】一般に、レーザ光源はＤＣから１ＭＨｚ程
度の領域に特有の振幅雑音を有し、この振幅雑音が測定
のＳ／Ｎを低下させる原因になる。これに対処するため
に、図５に示す実施例においては、信号が無いときの差
動増幅器の出力が極小になるように減衰器２６が調整さ
れ、このように調整してあるので、短パルスレーザ光源
２のコモンモード雑音の影響が小さくなり、システム感
度が向上する。この場合、僅かな光量を調整するのであ
れば、図３のＤＣバイアスＢ２と同様に、変調器３に与
える直流電圧を制御するようにすればよい。
度の領域に特有の振幅雑音を有し、この振幅雑音が測定
のＳ／Ｎを低下させる原因になる。これに対処するため
に、図５に示す実施例においては、信号が無いときの差
動増幅器の出力が極小になるように減衰器２６が調整さ
れ、このように調整してあるので、短パルスレーザ光源
２のコモンモード雑音の影響が小さくなり、システム感
度が向上する。この場合、僅かな光量を調整するのであ
れば、図３のＤＣバイアスＢ２と同様に、変調器３に与
える直流電圧を制御するようにすればよい。
【００４７】図６は、本発明の別の実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【００４８】図６に示す実施例は、光強度変調器３とし
て、導波路によるカプラを出力側に設け、位相が互いに
反転した相補出力を取り出せるようにしたものである。
て、導波路によるカプラを出力側に設け、位相が互いに
反転した相補出力を取り出せるようにしたものである。
【００４９】つまり、図６に示す実施例において、光強
度変調器１は、位相が互いに反転した相補的な２信号を
出力する回路であり、低速フォトダイオード４は、上記
相補的な２信号をそれぞれ受光する１組の低速フォトダ
イオード４ａ、４ｂであり、１組の低速フォトダイオー
ドのそれぞれの電気信号出力を正入力および負入力と
し、これら２入力信号を差動増幅した電気信号を信号処
理回路５に送る差動増幅器２５を有するものである。
度変調器１は、位相が互いに反転した相補的な２信号を
出力する回路であり、低速フォトダイオード４は、上記
相補的な２信号をそれぞれ受光する１組の低速フォトダ
イオード４ａ、４ｂであり、１組の低速フォトダイオー
ドのそれぞれの電気信号出力を正入力および負入力と
し、これら２入力信号を差動増幅した電気信号を信号処
理回路５に送る差動増幅器２５を有するものである。
【００５０】図６に示す実施例は、図５に示す実施例よ
りも、受光系の構造上、動作上の対称性に優れ、レーザ
雑音の影響をより一層低減することができる。
りも、受光系の構造上、動作上の対称性に優れ、レーザ
雑音の影響をより一層低減することができる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、１００Ｇｂ／ｓ以上の
光信号アイパターンを測定することが可能であり、ま
た、構成部品を集積化すれば、１００Ｇｂ／ｓ以下の固
定パターン測定に用いられるストリークカメラに比べ
て、よりコンパクトでしかも信頼性が高いという効果を
奏する。
光信号アイパターンを測定することが可能であり、ま
た、構成部品を集積化すれば、１００Ｇｂ／ｓ以下の固
定パターン測定に用いられるストリークカメラに比べ
て、よりコンパクトでしかも信頼性が高いという効果を
奏する。
【図１】本発明の一実施例である光信号波形の測定装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】上記実施例における測定原理を説明するタイミ
ングチャートの一例を示す図である。
ングチャートの一例を示す図である。
【図３】上記実施例にいおいて、高速ＯＥ変換素子１、
光強度変調器３、インピーダンス整合終端回路９、低速
フォトダイオード４の具体的な構成を示す図である。
光強度変調器３、インピーダンス整合終端回路９、低速
フォトダイオード４の具体的な構成を示す図である。
【図４】上記実施例にいおいて、高速ＯＥ変換素子１、
光強度変調器３、インピーダンス整合終端回路９、低速
フォトダイオード４の他の具体的な構成を示す図であ
る。
光強度変調器３、インピーダンス整合終端回路９、低速
フォトダイオード４の他の具体的な構成を示す図であ
る。
【図５】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の別の実施例を示すブロック図である。
１…高速光電気変換素子、 ２…短パルスレーザ光源、 ３…光強度変調器、 ４…低速フォトダイオード、 ５…信号処理回路、 ６…波形表示装置、 ７…タイミング発生装置、 ８…レーザドライバ、 ９…インピーダンス整合終端回路、 １０…被測定光信号発生器、 １１…光導波路、 １２…導波路型光変調器、 １３…導波路型ｐｉｎ−ＰＤ、 １４…バイアス／終端回路チップ、 １５…チップキャパシタ、 １６…チップ抵抗、 １７…ボンディングワイヤ、 １８、１８ａ、１８ｂ…先球光ファイバ、 １９…面入射型ｐｉｎ−ＰＤ。
Claims (7)
- 【請求項１】 被測定高速光信号を電気信号に変換する
光電気変換素子と；短パルスレーザ光を発生する短パル
スレーザ光源と；上記光電気変換素子が出力する電気信
号によって、上記短パルスレーザ光の強度を変調する光
強度変調器と；この光強度変調器によって強度変調を受
けたレーザ光を電気信号に変換する低速フォトダイオー
ドと；この低速フォトダイオードが出力する電気信号を
フィルタリングする信号処理回路と；この信号処理回路
が出力する信号を取り込み、表示する波形表示装置と；
上記被測定高速光信号に同期ししかも上記被測定高速光
信号とのタイミングを相対的に変えながら上記短パルス
レーザ光を点灯させ、また上記波形表示装置に信号取り
込み用のタイミングを発生するタイミング発生装置と；
を有することを特徴とする光信号波形の測定装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記光強度変調器は、マッハツェンダ型の導波路型変調
器であることを特徴とする光信号波形の測定装置。 - 【請求項３】 請求項１において、 上記光強度変調器は、電界吸収型の強度変調器であるこ
とを特徴とする光信号波形の測定装置。 - 【請求項４】 請求項１において、 上記光強度変調器からの電気信号を整合終端し、上記光
電気変換素子にバイアスを与えるバイアス／終端回路チ
ップを有し、しかも、このバイアス／終端回路チップと
上記光強度変調器と上記光電気変換素子とがハイブリッ
ドに接続されていることを特徴とする光信号波形の測定
装置。 - 【請求項５】 請求項１において、 上記光強度変調器からの電気信号を整合終端し、上記光
電気変換素子にバイアスを与えるバイアス／終端回路を
有し、しかも、このバイアス／終端回路と上記光強度変
調器と上記光電気変換素子と低速フォトダイオードと
が、同一のチップ上に集積されていることを特徴とする
光信号波形の測定装置。 - 【請求項６】 請求項１において、 上記短パルスレーザ光源から分岐された光を受光する第
２の低速フォトダイオードと；この第２の低速フォトダ
イオードの出力電気信号と、上記光強度変調器の出力を
受光する上記低速フォトダイオードの出力電気信号とを
入力し、これら２入力信号を差動増幅した電気信号を上
記信号処理回路に送る差動増幅器と；を有することを特
徴とする光信号波形の測定装置。 - 【請求項７】 請求項１において、 上記光強度変調器は、位相が互いに反転した相補的な２
信号を出力する回路であり、上記低速フォトダイオード
は、上記相補的な２信号をそれぞれ受光する１組の低速
フォトダイオードであり、 上記１組みの低速フォトダイオードのそれぞれの電気信
号出力を正入力および負入力とし、これら２入力信号を
差動増幅した電気信号を上記信号処理回路に送る差動増
幅器を有することを特徴とする光信号波形の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6319256A JPH08152361A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 光信号波形の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6319256A JPH08152361A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 光信号波形の測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08152361A true JPH08152361A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=18108170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6319256A Pending JPH08152361A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 光信号波形の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08152361A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6087838A (en) * | 1997-11-10 | 2000-07-11 | Ando Electric Co., Ltd. | Signal processing circuit for electro-optic probe |
| US6166845A (en) * | 1998-05-28 | 2000-12-26 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic probe |
| US6201235B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-03-13 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| US6232765B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-05-15 | Ando Electric Co., Ltd | Electro-optical oscilloscope with improved sampling |
| US6288529B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-09-11 | Ando Electric Co., Ltd | Timing generation circuit for an electro-optic oscilloscope |
| JP2002055124A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Anritsu Corp | 波形測定装置 |
| US6529304B1 (en) | 1997-09-19 | 2003-03-04 | Hitachi, Ltd. | Optical communication equipment and system |
| US6567760B1 (en) | 1998-05-06 | 2003-05-20 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| JP2010133866A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Anritsu Corp | サンプリング波形測定装置および信号品質モニタ |
| JP2011021957A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Anritsu Corp | サンプリング波形測定装置 |
| JP2018124237A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | アンリツ株式会社 | 光サンプリングオシロスコープ及びその感度改善方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173031U (ja) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | ||
| JPH0271160A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-09 | Anritsu Corp | 電気光学サンプラ及びそれを利用した電気信号波形測定装置 |
| JPH06232443A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Nec Corp | 超格子アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP6319256A patent/JPH08152361A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57173031U (ja) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | ||
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6232765B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-05-15 | Ando Electric Co., Ltd | Electro-optical oscilloscope with improved sampling |
| US6201235B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-03-13 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| US6567760B1 (en) | 1998-05-06 | 2003-05-20 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| US6166845A (en) * | 1998-05-28 | 2000-12-26 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic probe |
| US6288529B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-09-11 | Ando Electric Co., Ltd | Timing generation circuit for an electro-optic oscilloscope |
| JP2002055124A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Anritsu Corp | 波形測定装置 |
| JP4571283B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2010-10-27 | アンリツ株式会社 | 波形測定装置 |
| JP2010133866A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Anritsu Corp | サンプリング波形測定装置および信号品質モニタ |
| JP2011021957A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Anritsu Corp | サンプリング波形測定装置 |
| JP2018124237A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | アンリツ株式会社 | 光サンプリングオシロスコープ及びその感度改善方法 |
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